对《测量不确定度在法制计量合格评定中的作用》的意见

-
        对《测量不确定度在法制计量合格评定中的作用》征求意见稿的意见-
-
                                                                                                                          史锦顺
-
引言
       数日前，斤斤计较先生报道了关于制订新版JJF《测量不确定度在法制计量合格评定中的作用》的消息，并上传了计量领导部门征求意见的文件以及JJF草稿的全文。这是中国计量界的大事。谢谢斤斤计较先生。原文网址：
http://www.gfjl.org/forum.php?mod=viewthread&tid=219434&extra=page%3D1

       经过一番苦读、思索，我的总的意见是：此草稿不能用。
       由于不确定度体系本身的严重错误，一经用在计量的合格性的判别中，就错上错。此种JJF，对计量工作不是指导，而误导。对事业不负责任，将错误的作法轻率上升为“法制”，扰乱、危害实际工作，就可能演变成“罪行”了。危言纵听吗？应知：你用“法制”害人误事，就有法制治你。至少，在道义的法庭上，你将被钉在计量历史的耻辱柱上。

       也许有人说：我是按国际规范照抄。那你就太失身分了；你是中国规范的制订者，不能有那副奴才相。习近平总书记指出：“盲目排外是错误的，全盘照搬也是错误的”。规范的起草者们，要深思。尊重规律是根本；国际上的不确定度体系的权威们，连起码的逻辑知识都不懂，理他作甚！

        因本人年老体衰，精力有限，本意见书得分几步写。争取九月中写成上报。这里是第一部分，是对《JJF》草稿的批注。第二部分是草稿错误分析；第三部分是关于计量误差与合格性判别的史氏理论；第四部分是代拟《合格性判别规范》。

一 对征求意见稿的批注












       频率短稳（随机变化）测量仪，是目前分辨力最高的仪器（相对随机差达10-16）而其系统偏差可略（同源测量可辨），无法满足这个要求，也不该有此要求。大多数精密仪器都有系统误差与随机误差两部分，其合成误差范围小于指标值（一般略有余量）即可，而不规定二者的比例关系，也无法规定。




【史注】
       必须有严格的计量误差公式，才能有正确的合格性判别公式。
       合格性判别公式是合格性判别的基础。而计量误差公式又是合格性判别公式正误的前提。
       本文的糊涂帐，比GUM与VIM更近一层。仪器的是否合格，着眼点竟然集中在计量标准上。计量的资格，必须是标准的误差范围比被检仪器小得多，小到什么程度，可以计量哪级以下的仪器，这是计量资格的问题。环境等的影响，是通过仪器或标准来实现的。环境影响极小，是计量标准的必要条件；通常，屏蔽环境影响的能力，比被检仪器要高得多，否则就没资格当计量标准。此文，着眼地却是分析环境对标准的影响，本么倒置了。














       图12等说明，不确定度区间不包含真值。
       测量计量的任务是认识客观量值，即真值。既然不确定度的区间不包含真值，那就说明：不确定度没有用途。
       图13 等说明，不确定度区间仅包含随机误差。忽视系统误差的作用是不确定度体系的致命伤。而系统误差是误差范围的主要部分。把主要部分忽略了，不确定度体系的存在就没有意义了。
       不确定度体系用于合格性判别，最基本的问题是混淆对象与手段的关系；把被检对象的部分性能赖在计量误差上，是原则性的错误。于是，计量这门科学技术被歪曲了。现存的许多乱象，正是盲目推行不确定度体系的必然后果。警惕呀，计量工作者！
-

赞赏史先生追求"真理"的锲而不舍！   至少，"准确度比值"与"准确度是定性概念、不定量"，是明显"不和谐"的。    本么……本末？

njlyx 发表于 2020-8-25 15:08
赞赏史先生追求"真理"的锲而不舍！   至少，"准确度比值"与"准确度是定性概念、不定量"，是明显"不和谐"的 ...

       好久未见先生议论，令人思念。拙文偶发，即得先生回应，很高兴。文中“本么”一词，是拼音打字“本末”之错，谢谢先生指正。
-

-
      对《测量不确定度在法制计量合格评定中的作用》征求意见稿的意见（续）
-
                                                                                                        史锦顺
-
二  征求意见稿的主要错误
       这里指出的“征求意见稿的主要错误”，指的是不确定度体系的根本性的错误。是国际规范本来的错误。中国的JJF起草者，其过错是盲目抄袭；也可说他们没有错。“没错”而全盘错；实在是中国计量人的悲哀。
-
1 计量的误差公式错误并导致合格性判别公式错误
       不确定度体系关于计量的基本模型不当，混淆对象与手段的关系，得出的计量误差公式错误，导致计量（检定与校准）的合格性判别公式错误。这关系到计量界每时每刻的具体业务工作；应尽快更正。“合格性判别公式”的正误，是计量界必须弄清楚的。
1.1 不确定度体系的计量的误差公式错误
       不确定度体系的基本模型不当，微分看错变量，导致计量误差公式错误。
       计量中，不确定度评定的测量模型是
               EM= M―B                                                              （2.1）                                         
       M是测量值，B是标准的标称值。EM是误差元。对（2.1）式微分，或做泰勒展开，用大写字母表示偏微商与自变量的乘积，有
               EMo+ ΔEM= Mo + ΔM_分辨+ ΔM_重复+ΔM_温度+ΔM_其他―(Bo+ΔB_标)
               ΔEM =ΔM_分辨+ ΔM_重复+ΔM_温度+ ΔM_其他―ΔB_标         （2.2）               （2.2）中各项表成标准不确定度形式，认为各项不相关，取“方和根”
             u_C = √ (u_分辨²+u_重复²+u_温度²+u_其他2+ u_标准²)             （2.3）
       扩展不确定度U₉₅为：
                     U₉₅ = 2√ (u_分辨²+u_重复²+u_温度²+u_其他²+ u_标准²)         （2.4）
                                                                       
       （2.4）式是当前不确定度评定最基本的公式。u分辨表示被检仪器分辨力的作用（包括了偏微商因子，下同），u_重复表示“用测量仪器测量计量标准”时读数的重复性，u_温度是环境温度的影响，u_其他是其他因素的影响；u标是标准的误差范围化成的不确定度。
       依据（2.4）式进行不确定度评定，是当前计量不确定度评定的常规。中国的评定如此，欧洲的评定也是如此。又称GUM的泰勒展开法。也是本草案的基本公式（只能如此）。本草案的基础是GUM。
       公式（2.4）是错误的。分析如下。
1）混淆对象与手段
       计量场合，对象是测量仪器。对象的变化，是它自身的性能，必然体现在测得值中，应该当作对象的问题处理，不能把它混入手段的性能中。
2）混淆对象的自变量与手段的自变量
       对测得值M微分，错误；根源是混淆了两类不同的自变量。
       被测仪器的误差因素，包括ΔM_分辨，ΔM_重复，ΔM_温度，ΔM_其他都是对象的自变量，必然体现在测量仪器的示值M与标准的标称值B的差值之中。再微分是重计、多计。
3）错误地拆分测得值函数
       在测量计量理论中，测量仪器的测量值函数，是非常重要的。测量值函数的最主要的应用场合是测量仪器的研究与制造。研制测量仪器，必须依据并给出测量值函数；制造测量仪器，必须对测量值函数作泰勒展开，知道各项误差因素，以便在生产中控制，以达到总指标的要求，生产出合格的产品来。除极个别测量仪器给出分项指标外，一般测量仪器都以总指标作为性能的标志。
       测量仪器一经成为产品后，其标志性能就是其误差范围指标值。计量中，计量人员检验、公证测量仪器误差范围指标；测量中，测量人员相信误差范围指标：根据指标选用测量仪器；根据测量仪器指标，分析与给出测得值的误差范围。
       在测量仪器的计量与测量应用中，没必要、一般也不可能拆分测得值函数。例如，世界上用指针式电压表的人极多，但有多少人能写出指针偏转与被测量的函数关系？除电表设计人员外，测量人员与计量人员既没必要，也不可能对电表的测得值函数作泰勒展开。应用电压表测量，要选用性能指标合乎要求的仪器，要知道使用方法，要满足其应用条件；而无论测量与计量，着眼点都是其整体指标，没必要对其测得值函数作泰勒展开。
       测量仪器的误差因素的作用，体现于其总指标中，总体计量不该拆分测得值函数。如果测量仪器的指标是分项给出的（数量极少，如波导测量线），计量可按分项指标，做分项计量。分项指标的“分项”与大小，是生产厂按国家技术规范标志的，指标的规定与给出，不是计量人员的职权。计量的职责是用实测判别各分项误差性能是否符合指标。而凡标有总指标的测量仪器，必须用计量标准进行整体计量。
       不确定度论普遍地拆分测得值函数，结果是形成多种错误。
       这里要重点说明一点，测量仪器（包括计量标准），都是给人用的，其指标都是正常工作条件下的性能指标。“正常工作条件”，有国家标准或行业标准，也有国际规范。例如工作温度，上世纪通用仪器是20℃±20℃（如今，空调、暖气普及，也有规定为20℃±10℃的），例如，著名的铯原子频标5061A，其标准管的准确度指标是1×10-11，而其工作温度条件是0℃到40℃。就是说，在0℃到40℃的环境温度下，都保证指标。现在的不确定度评定，在室内应用，要加温度效应量，那是画蛇添足，是错误的。
1.2 不确定度体系合格性判别公式错误
       测量计量学理论：计量的误差范围等于所用计量标准的误差范围（参见“史书”第8章）。
            R_计 = R_标                                        （2.5）
       在不确定度体系中，所谓计量的不确定度U95，就是指计量的误差范围。由于混淆对象和手段，错把被检仪器的部分性能纳入U₉₅中。于是由此而确定的待定区半宽以及合格性判别公式，就都错了。
       将（2.4）式与（2.5）式相比较，得知不确定度评定重计（多计）了有关被检仪器的四项误差。这括号中的前四项，属于被检仪器的性能，已体现在仪器的示值中。这四项是对象的问题，算在手段上，是错误的。
       合格性判别公式的正确式（《史书》第8章）为
            |Δ|_max ≤ R_仪指标 - R_标                                 （2.6）
       在不确定度体系中，合格性判别公式（例如JJF1094-2002）为
            |Δ|_max ≤ R_仪指标 –U₉₅                                 （2.7）
       U₉₅的内容，包含被检仪器的部分性能。这部分内容是对象的性能，已体现在|Δ|_max中。U₉₅取代R_标是错误的。U₉₅部分乃至全部堵塞合格性通道，是不确定度体系的一项严重错误。不确定度体系的公式（2.4）错了，导致不确定度体系的合格性判别公式（2.7）也错了。
       欧洲合格性组织对游标卡尺的不确定度评定（我国CNAS引为标准之实例），结果竟是：误差范围指标0.05mm的卡尺，用一等量块校准，校准之不确定度是0.06mm，如是，合格性通道被堵死，则全世界的此类卡尺都不合格。多么荒唐！

2 不确定度区间不包含真值
       由《草案》给出的一系列图中，可以表明：草案所谓的“不确定度”（包括扩展不确定度U95），是不包括被测量的真值的。这是不确定度体系的“真值不可知”总的思想指导下的必然结果。这正是《草案》的要害。不包含真值的区间是没有用处的。不确定度体系的总的哲学观念错了；一切正常的逻辑都被扭曲了，以致其基本的公式全错了。基本作法错了，《草案》也就基本错了。

3 合格性判别不能取示值的平均值
       取示值平均值的结果是掩盖了随机误差（精密度）。

4 包含概率68%不确定度区间不能与包含概率100%的系统误差区间合成
       仪器的误差范围由两部分构成：表明偏离性的系统误差，与表明分散性（分辨力、精密度、随机变化等）。合格仪器的误差范围区间，包对含概率（1-α）。其中，不包含概率是α，α又称失误率、不可信率、故障率。系统误差失误率是α_系=0；正态分布的随机误差失误率是：
              α（1σ）=0.318
              α（2σ）=0.0455
              α（3σ）=0.0027
       取系统误差与随机误差范围3σ的合成是可以的，因为二者包含概率（置信概率）先相近。随机误差的1σ与系统误差合成是错误的。

5 只谈“风险”而不谈回避办法，没给出“实用规则”，没有指导意义。
       上世纪六十年代，IEC给出：出厂的合格性判别与用户验收的合格性判别，二者不同。卖方出厂要加上检测仪器的误差；买方验收要减去检测仪器误差；这是合理而又方便的，有利于提高技术，也避免一些争端。当今的《JJF》方案，退步了，且实际上无法执行，因为没有可执行的简易规则。科学要发展，历史要前进，不能倒退！
-

【说明】
全文完。这是上报材料的简要本。欢迎批评。

“....计量（检定与校准）的合格性判别公式..."表述似不妥当？—— 因为“校准”好像不存在“合格性判别”？

njlyx 发表于 2020-9-29 21:07
“....计量（检定与校准）的合格性判别公式..."表述似不妥当？—— 因为“校准”好像不存在“ ...

      
-
      1 关于校准，有专门标准，讲合格性（符合性）的判别，怎能说“校准与合格性”无关？

【文件】
CNAS-GL27
声明检测或校准结果及
与规范符合性的指南
GUIDLINES ON STATING TEST OR CALIBRATION
RESULTS AND COMPLIANCE WITH SPECIFICATION
中国合格评定国家认可委员会    2009 年09 月28 日发布 2009 年09 月28 日实施

       2 合格性管理是国家计量管理的核心内容。《计量法》规定：经过计量并合格的仪器才能使用（示教仪器除外）。中国合格评定国家认可委员会的一些文件，规定“校准可以不判别合格性”，而由用户自己根据使用情况，进行“计量确认”。这实际是放任自流，这是许多混乱现象的根源。名曰“合格性判别”的国家机构，却提倡、容忍“计量单位”不做合格性判别，是对自身功能的否定，是计量发展的逆流，是违反计量法的。

       3 先生对很多理论、作法的观点，常常是‘模棱两可’。科学要发展，必须有“破”，有“立”。没有明确的是非观念，就难有创造。带学生，主要是启发、鼓励他们的创新精神。-